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1、章目录章目录10.8 10.8 现场可编程门阵列现场可编程门阵列FPGAFPGA 一、一、FPGAFPGA的基本结构的基本结构 二、二、CLBCLB和和IOB IOB 1.1.XC2000XC2000系列的系列的CLBCLB(1) 组合逻辑电路组合逻辑电路(2) 存储电路存储电路(3) 控制控制电路电路2.2.XC2000XC2000系列的系列的IOBIOB9/6/20241第十章 可编程逻辑器件章目录章目录三、三、IRIR 1.金属线金属线2.开关矩阵开关矩阵(SM：Switching Matrices)3.可编程连接点可编程连接点(PIP：Programmable Interconnect
2、 Points)作业作业 9/6/20242第十章 可编程逻辑器件章目录章目录10.8 10.8 现场可编程门阵列现场可编程门阵列FPGAFPGA 一、一、FPGAFPGA的基本结构的基本结构 1.CLB1.CLB：2.IOB2.IOB: :分布于芯片中央，实现规模不大的组合、分布于芯片中央，实现规模不大的组合、时序电路。时序电路。分布于芯片四周分布于芯片四周，实现内部逻辑电路与实现内部逻辑电路与芯片外部引脚的连接。芯片外部引脚的连接。3.IR3.IR：包括不同类型的金属线、可编程的开关包括不同类型的金属线、可编程的开关矩阵、可编程的连接点。矩阵、可编程的连接点。节目录节目录标题区标题区9/6
3、/20243第十章 可编程逻辑器件章目录章目录4.SRAM4.SRAM: :存放编程数据。存放编程数据。图图 10.8.2 FPGA内内SRAM单元单元QQT读读/写写数据数据组态组态控制控制节目录节目录标题区标题区9/6/20244第十章 可编程逻辑器件章目录章目录二、二、CLBCLB和和IOB IOB 1.1.XC2000XC2000系列的系列的CLBCLB(1) 组合逻辑电路组合逻辑电路工作方式工作方式激励信号激励信号 时钟信号时钟信号 CLK( (同步同步) )，或，或C、G( (异步异步) )。(2) 存储电路存储电路(3) 控制控制电路电路电路组态电路组态；实现方法实现方法节目录节
4、目录标题区标题区9/6/20245第十章 可编程逻辑器件章目录章目录2.2.XC2000XC2000系列的系列的IOBIOB图图10.8.6 XC200010.8.6 XC2000系列的系列的IOBIOB节目录节目录标题区标题区9/6/20246第十章 可编程逻辑器件章目录章目录三、三、IRIR 1.金属线金属线(1)通用互连通用互连( General-Purpose Interconnect )(2)直接互连直接互连(Direct Interconnect)(3)(3)长线长线(Long Line)(Long Line)2.开关矩阵开关矩阵(SM：Switching Matrices)3.可
5、编程连接点可编程连接点(PIP：Programmable Interconnect Points)节目录节目录标题区标题区9/6/20247第十章 可编程逻辑器件章目录章目录作业题作业题10.210.910.1110.14标题区标题区9/6/20248第十章 可编程逻辑器件章目录章目录FPGAFPGA是是现场可编程门阵列现场可编程门阵列（ Field Field Programmable Gate Array Programmable Gate Array ）的简称，的简称，8080年年代中期由美国代中期由美国XilinxXilinx公司首先推出，是一种公司首先推出，是一种大大规模可编程数字集
6、成电路规模可编程数字集成电路器件它能使用户借器件它能使用户借助计算机助计算机自行设计自行设计自己需要的专用集成电路芯自己需要的专用集成电路芯片，在计算机上进行片，在计算机上进行功能仿真功能仿真和和实时仿真实时仿真，及，及时发现问题，调整电路，改进设计方案时发现问题，调整电路，改进设计方案9/6/20249第十章 可编程逻辑器件章目录章目录图图 10.8.1 FPGA的基本结构框图的基本结构框图9/6/202410第十章 可编程逻辑器件章目录章目录图图10.8.3 XC200010.8.3 XC2000系列的系列的CLBCLB电路电路 9/6/202411第十章 可编程逻辑器件章目录章目录四变量
7、四变量的任意的任意函数函数FGABCDQ(a) 四变量任意函四变量任意函数数9/6/202412第十章 可编程逻辑器件章目录章目录(b) 2个三变量任意函数个三变量任意函数三变量三变量的任意的任意函数函数FGABCDQ三变量三变量的任意的任意函数函数ABCDQ9/6/202413第十章 可编程逻辑器件章目录章目录图图10.8.4 CLB10.8.4 CLB中中组合逻辑电路的组合逻辑电路的3 3种组态种组态(c) 五变量任意函五变量任意函数数三变量三变量的任意的任意函数函数FGABCDQ三变量三变量的任意的任意函数函数ACDQMUX( (动态选择两个三变量函数动态选择两个三变量函数) )9/6/
8、202414第十章 可编程逻辑器件章目录章目录例例 用查询表方式实现用查询表方式实现2 2输入输入(A(A、B)B)，2 2输出输出(G(G、F)F)的组合逻辑电路。的组合逻辑电路。图图10.8.5 10.8.5 两变量通用逻辑模块的原理图两变量通用逻辑模块的原理图9/6/202415第十章 可编程逻辑器件章目录章目录表表10.8.110.8.1两变量通用逻辑模块的真值表两变量通用逻辑模块的真值表输 入输 出A BF0 00 ( C2 )0 11 ( C1 )1 01 ( C0 )1 10 ( C3 )9/6/202416第十章 可编程逻辑器件章目录章目录图图10.8.7 XC200010.8
9、.7 XC2000内部的互连资源内部的互连资源9/6/202417第十章 可编程逻辑器件章目录章目录图图10.8.8 XC200010.8.8 XC2000的的通用互连资源通用互连资源9/6/202418第十章 可编程逻辑器件章目录章目录图图10.8.9 10.8.9 开关矩阵每个引脚的连接选项开关矩阵每个引脚的连接选项9/6/202419第十章 可编程逻辑器件章目录章目录图图10.8.10 XC200010.8.10 XC2000的的直接互连线直接互连线9/6/202420第十章 可编程逻辑器件章目录章目录图图10.8.11 10.8.11 XC2064XC2064的的长线长线9/6/202421第十章 可编程逻辑器件
